3 铁在人体中的生理作用

3 .1 参与氧的运输和储存

一般情况下 , 人体中的氧来自空气。氧通过人的呼吸 进入肺 泡, 然后进 入血液 , 与 血红蛋 白(Hemoglobin , Hb)结合 , 通过血液循环进入人体的各个组织和细胞 。血红蛋白分子是由 1 个珠蛋白和4 个血红素组成, 血红素是由卟啉中四个吡咯环上的氮原子与 1 个 Fe2 +结合形成的螯合物。

血红蛋白的任务是运输氧 ,这就决定了氧与血红蛋白的结合必须是可逆的。但是血红蛋白与氧的结合并不是氧化 , 氧合血红蛋白中的铁仍为 Fe2+。血红蛋白在肺部结合氧之后, 随血液循环将氧带至各组织器官。在组织器官中, 因为氧的分压较低, 氧合血红蛋白离解出氧 ,再结合 CO2 ,随血液循环回到肺部 ,即完成一个循环。

铁还参与合成肌红蛋白(Myog lobin , M b)。肌红蛋白也是一种含血红素的蛋白质 ,它由一个血红素和一个球蛋白组成 ,其结构与血红蛋白相似 ,只不过肌红蛋白是单链蛋白, 血红蛋白是由四个亚基组成的寡聚蛋白。氧合血红蛋白把氧气放出后, 氧分子立即与肌红蛋白结合。肌红蛋白也是一种含血红素的蛋白质 ,因此它也含 Fe2 +。在氧气分压低的地方,肌红蛋白与氧分子结合的能力比血红蛋白强, 因此,与血红蛋白结合的氧气可以传递给肌红蛋白 。肌红蛋白主要存在于肌肉细胞里 ,这些细胞是非常需要氧气的。肌红蛋白的基本功能是在肌肉组织中起转运和储存氧的功能。铁元素在肌红蛋白合成中具有不可或缺的作用 。

因为CO 与血红蛋白中Fe(Ⅱ)原子的结合力比O2 高出 250 倍, 所以即使空气中 CO 的浓度很低 ,CO 也会取代O2 与血红蛋白结合, 阻止了血红蛋白对身体细胞氧气的运输, 从而造成 CO 中毒 ,危及生命。

3 .2 参与细胞色素和某些金属酶合成 ,并影响其活性

铁与某些金属酶的合成与活性密切相关 ,如它参与细胞色素氧化酶、过氧化物酶 、过氧化氢酶、单胺氧化酶等的合成的, 并且它与乙酰辅酶 A 、琥珀酸脱氢酶 、细胞色素 C 还原酶等的活性密切相关 。过氧化氢酶(Catalase , 简称CAT),又称触酶,是一种含铁血红素酶;过氧化物酶(Peroxildases,PX)也是一类含铁的酶 , 其中大多数以含铁(Ⅲ)—卟啉为辅基 。这一类酶可以有效清除体内氧化过程中产生的过氧化氢、有机过氧化物等有害物质 ,使机体组织细胞免受损伤破坏。单胺氧化酶(M onoamine o xidase ,MAO)是一种含铁的黄素蛋白酶, 是神经递质的灭活酶 ,被认为与抑郁症的发病及缺铁性贫血引起的幼儿智商偏低等有关。

细胞色素也是以铁 -卟啉复合体为辅基的血红素蛋白 。它可以通过结构中铁价态 Fe2 +与 Fe3+的可逆变化而进行电子的传递 ,对细胞呼吸和能量代谢有着非常重要的影响。如在此过程中 , 机体利用营养物被氧化为 CO2 和 H2O 释放的能量用于 ATP的合成 。

3 .3 维持正常造血功能

铁对人体健康的重要性在于它是血红蛋白的一个必不可少的部分,在造血过程中是必需的元素之一 。红细胞生成除要求骨髓造血功能正常外 ,还要有足够的造血原料, 制造红细胞的主要原料为蛋白质和二价铁, 红细胞中含铁约占机体总铁的 2/3 ,铁在骨髓造血细胞中与卟啉结合形成高铁血红素, 再与珠蛋白合成血红蛋白 。

3 .4 增强免疫功能

铁缺乏和过量都会引起免疫系统的受损(Keilly等 , 1987)。铁可使人体内外周淋巴细胞、吞噬细胞、中性白细胞保持正常功能。研究发现缺铁可引起巨噬细胞游走和抑制因子减少 ,吞噬细胞活性受损 ,外周淋巴细胞对抗原的反应下降等, 进而影响机体的免疫系统 。另外体内铁过剩也可使免疫功能受损。有人在预防新生儿疾病时, 给出生 2 ～ 6 d 的新生儿注射铁剂,当注射到 4 ～ 6 d 时, 80 %的新生儿发生大肠杆菌感染,其中部分发生败血症 ,但未注射铁剂的新生儿无 1 例感染发生。

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